چگونه پرینت سه بعدی می تواند به اوکراین در بازیابی شبکه انرژی خود در بحبوحه جنگ کمک کند « Fabbaloo

چارلز آر. گولدینگ و پریتی سولیهاوی بررسی می کنند که چگونه فناوری چاپ سه بعدی، با الهام از نوآوری های اداره دره تنسی، مسیری دگرگون کننده برای اوکراین برای بازسازی زیرساخت های انرژی آسیب دیده از جنگ ارائه می دهد.

زیرساخت انرژی یک ملت، راه نجات آن است، و در اوکراین، این خط حیاتی مورد حمله بی امان قرار گرفته است. تاکتیک های جنگی روسیه که شامل حملات موشکی و پهپادی به تأسیسات حیاتی انرژی می شود، اوکراین را برای حفظ منابع برق قابل اعتماد برای شهروندانش با مشکل مواجه کرده است. در حالی که آسیب ویرانگر است، راه حل های نوآورانه مانند فناوری چاپ سه بعدی (3DP) مسیر امیدوارکننده ای را برای بازسازی و حفظ سیستم های انرژی تحت شرایط چالش برانگیز ارائه می دهد. سرمایه گذاری اخیر اداره دره تنسی (TVA) در ایالات متحده، مدل قانع کننده ای را برای اوکراین فراهم می کند تا از آن پیروی کند.

خسارت گسترده به زیرساخت انرژی اوکراین

تخریب عمدی زیرساخت های انرژی اوکراین توسط روسیه، این کشور را به آستانه بحران انرژی رسانده است. در حال حاضر، اوکراین با اختلالات شدید در شبکه برق خود مواجه شده است، زیرا حملات موشکی و پهپادی نیروگاه ها، خطوط انتقال و پست ها را هدف قرار می دهند. بیش از 40 درصد از زیرساخت های برق اوکراین آسیب دیده یا ویران شده است و میلیون ها اوکراینی را بدون برق قابل اعتماد، به ویژه در زمستان های سخت، رها کرده است.

نیروگاه های حرارتی و پست های برق با صدها حمله با هدف فلج کردن ظرفیت اوکراین برای تولید و توزیع برق، هدف اصلی بوده اند. این حملات نه تنها زندگی روزمره را مختل کرده است، بلکه بیمارستان ها، مدارس، و عملیات صنعتی را مختل کرده و بحران انسانی را عمیق تر کرده است. روش های تعمیر سنتی در مواجهه با حملات مکرر ناکافی هستند، زیرا بر زنجیره های تامین طولانی، نیروی کار ماهر و موادی متکی هستند که در زمان جنگ به سختی می توان آنها را تهیه کرد. اینجاست که استفاده از فناوری های پیشرفته مانند پرینت سه بعدی می تواند راه حلی متحول کننده ارائه دهد.

زیرساخت انرژی اداره دره تنسی

اداره دره تنسی (TVA) یکی از بزرگترین تامین کنندگان انرژی در ایالات متحده است که به بیش از 10 میلیون نفر در هفت ایالت خدمات ارائه می دهد. زیرساخت های آن گسترده و متنوع است و شامل نیروگاه ها، سیستم های انتقال و شبکه های توزیع می شود. TVA از ترکیبی از منابع انرژی، از جمله هسته ای، زغال سنگ، گاز طبیعی، برق آبی و منابع تجدید پذیر استفاده می کند. تأسیسات هسته ای این کشور، به ویژه، جزء مهمی از مجموعه انرژی آن است که به تولید برق پاک و قابل اعتماد کمک می کند.

پیچیدگی زیرساخت های TVA چالش هایی را برای تعمیر و نگهداری ایجاد می کند. خرابی تجهیزات، اجزای قدیمی و بلایای طبیعی همگی می توانند عملیات را مختل کنند. برای رسیدگی پیشگیرانه به این مسائل، TVA به فناوری های پیشرفته از جمله چاپ سه بعدی روی آورده است تا قابلیت های تعمیر خود را افزایش دهد و زمان خرابی را کاهش دهد.

سرمایه گذاری TVA در فناوری چاپ سه بعدی

در اقدامی پیشگامانه، TVA اخیراً از سرمایه گذاری قابل توجهی در فناوری چاپ سه بعدی برای پشتیبانی از تعمیرات زیرساخت های شهری خبر داد. این سرمایه گذاری بر توسعه و به کارگیری تکنیک های پیشرفته ساخت افزودنی برای تولید قطعات یدکی، تعمیر قطعات آسیب دیده و بهینه سازی فرآیندهای تعمیر و نگهداری متمرکز است.

به عنوان مثال، پرینت سه بعدی TVA را قادر می سازد تا قطعات سفارشی را در صورت تقاضا ایجاد کند و نیازی به انتظار برای زنجیره های تامین سنتی را که ممکن است هفته ها یا حتی ماه ها طول بکشد تا قطعات تخصصی را تحویل دهد، از بین می برد. این امر به ویژه برای زیرساخت های قدیمی بسیار مهم است، جایی که قطعات خاصی دیگر ساخته نمی شوند و باید به صورت سفارشی ساخته شوند.

یکی از قابل توجه ترین کاربردها در تعمیر اجزای توربین برای نیروگاه های برق آبی و حرارتی است. پرینترهای سه بعدی با استفاده از مواد با استحکام بالا مانند آلیاژهای تیتانیوم و پلیمرهای پیشرفته، می توانند قطعات جایگزینی تولید کنند که عملکرد اجزای سنتی تولید شده را برآورده کند یا از آن فراتر رود. علاوه بر این، فناوری های اسکن سه بعدی به TVA اجازه می دهد تا قطعات آسیب دیده را به صورت دیجیتالی ثبت کند و با دقت آن ها را بازسازی کند و حاشیه خطا را در حین تعمیر کاهش دهد.

TVA همچنین کاربردهای پرینت سه بعدی را در نگهداری شبکه بررسی کرده است. به عنوان مثال، عایق ها و کانکتورهای سفارشی برای خطوط برق را می توان به سرعت چاپ و نصب کرد و سیستم های انتقال را با حداقل تاخیر بازیابی کرد. این انعطاف پذیری در هنگام بلایای طبیعی، مانند طوفان و سیل، که در آن بازیابی سریع برق ضروری است، بسیار ارزشمند است.

چاپ سه بعدی: مدلی برای احیای انرژی اوکراین

درس های حاصل از سرمایه گذاری TVA در فناوری چاپ سه بعدی مستقیماً برای چالش های فعلی اوکراین قابل استفاده است. مانند TVA، زیرساخت های انرژی اوکراین متنوع است و نیروگاه های حرارتی، برق آبی و هسته ای را شامل می شود. با این حال، مقیاس تخریب در اوکراین راه حل های نوآورانه تر و مقیاس پذیرتری را می طلبد.

تولید سریع قطعات یدکی

پست ها و نیروگاه های آسیب دیده از جنگ اوکراین به تامین مداوم قطعات جایگزین نیاز دارند که بسیاری از آنها منحصر به زیرساخت های این کشور در دوران شوروی است. روش های تولید سنتی برای پاسخگویی سریع به این تقاضا مناسب نیستند. با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی، اوکراین می تواند قطعات ضروری را به صورت محلی تولید کند و وابستگی به تامین کنندگان خارجی را کاهش دهد و زمان تعمیر را کوتاه کند.

به عنوان مثال، از چاپ سه بعدی می توان برای ساخت پره های توربین برای نیروگاه های حرارتی یا شیرهای دقیق برای تاسیسات هسته ای استفاده کرد. مهندسان اوکراینی می توانند از واحدهای چاپ سه بعدی سیار برای تولید این قطعات در محل استفاده کنند و از چالش های لجستیکی حمل تجهیزات سنگین در مناطق جنگ زده عبور کنند.

راه حل های سفارشی برای چالش های منحصر به فرد

انعطاف پذیری چاپ سه بعدی امکان طراحی و تولید راه حل های سفارشی متناسب با نیازهای خاص اوکراین را فراهم می کند. به عنوان مثال، محفظه های حفاظتی برای پست ها را می توان با موادی که در برابر ترکش موشک یا آتش مقاوم هستند چاپ سه بعدی کرد و انعطاف پذیری آنها را در برابر حملات آینده افزایش داد. به طور مشابه، اجزای قدرت مدولار، مانند ترانسفورماتورها و عایق ها، می توانند برای استقرار سریع و ادغام آسان در شبکه موجود طراحی شوند.

بازیابی قدرت در شرایط زمان جنگ

توانایی تعمیر و بازسازی سریع زیرساخت ها در یک منطقه درگیری بسیار مهم است. واحدهای پرینت سه بعدی متحرک، مجهز به سیستم های پیشرفته تولید افزودنی، می توانند برای تعمیر خطوط برق آسیب دیده، پست ها و حتی وسایل نقلیه مورد استفاده برای عملیات برق استفاده شوند. این واحدها می توانند در مناطق دورافتاده یا ناامن کار کنند و اطمینان حاصل کنند که تعمیرات اساسی بدون اعمال فشار اضافی بر منابع محدود اوکراین انجام می شود.

پیامدهای جهانی برای زیرساخت های خدماتی

رهبری TVA در پذیرش فناوری چاپ سه بعدی پیامدهای گسترده تری برای ارائه دهندگان خدمات در سراسر جهان دارد. به عنوان ششمین شرکت بزرگ در ایالات متحده، TVA نمونه ای است که سایر شرکت های بزرگ می توانند از آن پیروی کنند. پنج شرکت بزرگ ایالات متحده - پاسیفیک گاز و الکتریک، دوک انرژی، شرکت جنوبی، فلوریدا پاور اند لایت، و اکسلون - به ده ها میلیون مشتری خدمات رسانی می کنند و زیرساخت های پیچیده را مدیریت می کنند. این شرکت ها می توانند با سرمایه گذاری در طرح های مشابه چاپ سه بعدی، انعطاف پذیری و کارایی عملیاتی خود را به میزان قابل توجهی افزایش دهند.

بخش انرژی جهانی نیز می تواند از این نوآوری بهره مند شود. بلایای طبیعی، درگیری های ژئوپلیتیکی و زیرساخت های قدیمی چالش هایی را ایجاد می کنند که روش های تعمیر سنتی همیشه نمی توانند به طور کارآمد به آنها رسیدگی کنند. با استقبال از پرینت سه بعدی، خدمات شهری می توانند هزینه ها را کاهش دهند، زمان پاسخگویی را بهبود بخشند و سیستم های انرژی انعطاف پذیرتری بسازند.

اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه

اکنون اعتبار مالیاتی دائمی تحقیق و توسعه (R&D) برای شرکت هایی که محصولات، فرآیندها و/یا نرم افزار جدید یا بهبودیافته را توسعه می دهند در دسترس است.

چاپ سه بعدی می تواند به افزایش اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه شرکت کمک کند. دستمزد کارکنان فنی ایجاد، آزمایش و بازنگری نمونه های اولیه چاپ شده سه بعدی معمولاً هزینه های واجد شرایط برای اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه است. به طور مشابه، زمانی که به عنوان روشی برای بهبود فرآیند استفاده می شود، زمان صرف شده برای یکپارچه سازی سخت افزار و نرم افزار پرینت سه بعدی نیز می تواند یک هزینه تحقیق و توسعه واجد شرایط باشد. در نهایت، زمانی که برای مدل سازی و پیش تولید استفاده می شود، هزینه های رشته های مصرف شده در طول فرآیند توسعه نیز ممکن است بازیابی شود.

چه برای ایجاد و آزمایش نمونه های اولیه استفاده شود و چه برای تولید نهایی، چاپ سه بعدی یک شاخص عالی است که فعالیت های واجد شرایط اعتبار تحقیق و توسعه در حال انجام است. شرکت هایی که این فناوری را در هر نقطه ای اجرا می کنند باید استفاده از اعتبارات مالیاتی تحقیق و توسعه را در نظر بگیرند.

نتیجه گیری

بحران انرژی اوکراین نیازمند راه حل های فوری و مبتکرانه است. آسیب های گسترده ناشی از حملات روسیه، آسیب پذیری های روش های تعمیر سنتی را آشکار کرده است و نیاز به فناوری های پیشرفته مانند چاپ سه بعدی را برجسته می کند. سرمایه گذاری اداره دره تنسی در تولید مواد افزودنی یک مدل عملی برای اوکراین ارائه می دهد که می تواند پتانسیل تولید قطعات سفارشی، ساده سازی تعمیرات و افزایش انعطاف پذیری زیرساخت های حیاتی را نشان دهد.

موفقیت ابتکار TVA می تواند الهام بخش دیگر شرکت ها، چه در ایالات متحده و چه در سطح جهانی، باشد تا چاپ سه بعدی را به عنوان یک ابزار استاندارد برای نگهداری زیرساخت ها اتخاذ کنند. برای اوکراین، که در آن ریسک ها بسیار بیشتر است، پذیرش فناوری چاپ سه بعدی می تواند بازی را تغییر دهد و این کشور را قادر می سازد تا سیستم های انرژی خود را به طور کارآمد و پایدار بازسازی کند، حتی در مواجهه با مشکلات ادامه دار. با استفاده از قدرت نوآوری، اوکراین می تواند پایه و اساس آینده انرژی انعطاف پذیرتر و متکی به خود را ایجاد کند.